Введение к работе
Актуальность работы
На сегодняшний день проблеме оценки технического состояния породоразрушающего инструмента (например, долота) уделяется большое внимание. Связано это с его сложным конструктивным исполнением, возможностью возникновения отказов при достижении критических значений режима его работы. Однако долото не всегда до конца вырабатывает свой ресурс. Рациональное использование ресурса долота невозможно без применения современных методов и средств контроля и прогнозирования его технического состояния в процессе эксплуатации.
Неоднородность горных пород при бурении скважин, случайные колебания осевой нагрузки, пульсация давления промывочной жидкости постоянно оказывают влияние на состояние элементов бурильной колонны. Поэтому получение дополнительной информации о техническом состоянии долот, забойных двигателей в нормальных условиях эксплуатации и на критических режимах имеет большое значение.
Колебания, сопровождающие работу глубинного бурового оборудования, носят случайный характер. Анализ случайных колебаний технологических параметров процесса бурения, представленных в виде стационарных участков временных реализаций, с их вероятностно-статистической оценкой и классификацией по методу искусственных нейронных сетей, реализованных в единой экспертной системе, позволит максимально достоверно оценивать техническое состояние долота в процессе его эксплуатации.
Цель работы - повышение точности оценки фактического технического состояния долота в процессе бурения скважин для рационального использования его ресурса.
4 Основные задачи исследования:
Анализ существующих методов распознавания технического состояния долота в процессе его эксплуатации.
Разработка устройства с экспертной системой для оценки технического состояния долота в процессе эксплуатации, включающего преобразование временных реализаций технологических параметров процесса бурения, хранение и обработку анализируемых данных с применением вероятностно-статистических методов и аппарата теории искусственных нейронных сетей, идентификацию выходного параметра фактическому состоянию исследуемого объекта.
Анализ изменения технического состояния долота в процессе бурения скважины в зависимости от варьирования применяемых вероятностно-статистических критериев и длительности получаемого сигнала.
Разработка алгоритма распознавания технического состояния долота при бурении скважин.
Научная новизна
Установлены соответствия между различными техническими состояниями долота в процессе эксплуатации и выходными параметрами экспертной системы при оптимальных сочетаниях критериев диагностирования при разбуривапии Дмитриевской, Лисовскои и Ардатовской площадей ООО «Туймазинское УБР»: «Джини-Энгропия-Дисперсия-Спектр» и «Энтропия-Дисперсия-Спектр» по колебаниям давления промывочной жидкости; «Джини-Энтропия-Дисперсия» по колебаниям осевой нагрузки.
Экспериментально выявлено, что диагностирование технического состояния долота в процессе бурения скважины с применением экспертной системы необходимо вести на свободном от помех инфранизком частотном диапазоне (0,04-0,25) Гц.
5 Методы решения задач
Поставленные задачи решались с использованием методов спектрально-корреляционного анализа, теорий случайных функций и искусственных нейронных сетей, вероятностно-статистических методов обработки временных реализаций замеров технологических параметров процесса бурения, экспериментальных исследований работы долота в процессе бурения скважин.
Основные защищаемые положения:
Программные и технические решения при разработке устройства для диагностирования технического состояния долота в процессе его эксплуатации, основанного на обработке временных реализаций технологических параметров процесса бурения, применении вероятностно-статистических методов и теории искусственных нейронных сетей.
Метод оценки технического состояния долота при бурении скважин с использованием экспертной системы.
Результаты экспериментальных и промысловых исследований при изменении технического состояния породоразрушающего инструмента в процессе бурения с применением различных сочетаний вероятностно-статистических критериев диагностирования.
Практическая ценность
Разработано устройство для оценки технического состояния породоразрушающего инструмента (патент РФ №2335629), которое прошло успешные испытания в ООО «Туймазинское Управление буровых работ» при бурении скважины № 640 Ардатовской площади.
Для практического применения составлено методическое руководство по диагностированию технического состояния долота в процессе бурения скважины с использованием разработанного устройства. Методическое руководство применяется в учебном процессе и научных
исследованиях в Уфимском государственном нефтяном техническом университете.
Апробация работы
Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались:
- на заседаниях кафедры нефтегазопромыслового оборудования
УГНТУ;
- научно-технических конференциях студентов, аспирантов и молодых
ученых (Уфа, УГНТУ, 2006,2007, 2008 гг.);
- Российской технической нефтегазовой конференции и выставке 2008
SPE «Технологии настоящего и будущего» (Москва, ВВЦ, 2008г.).
Публикации
Основные результаты диссертационной работы изложены в 7 печатных работах, в том числе 2 статьях (1 - в издании, входящем в перечень ВАК), тезисах 4 докладов; получен патент РФ.
Объем и структура работы
